钢筋混凝土结构设计的要点探讨

但是随着多层模板支架体系的出现，这一体系的受力状况就变得十分复杂，无论是设计上还是施工上对其受力性能的了解和掌握上都存在着局限性。许多施工企业在多层模板支架工程施工时，往往没有进行模板设计和刚度的验算，只是凭着经验来布置支架体系，可能会影响模板支架体系的安全性及稳定性。那么我们一起来了解一下钢筋混凝土结构设计的要点探讨。

钢管混凝土的合理受力性能，施工简便，可加速工期并取得一定经济效果，因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。本文就在建筑结构设计中，对不同方案的选择、不同建筑材料的选用、结构形式选择等存在的问题进行技术经济分析。就主要结构部分进行举例说明。

　　 一、钢筋混凝土结构设计中的常见问题

　　 随着我国经济的飞速发展，城市面貌日新月异，一栋栋高楼大厦拔地而起。随之建筑功能的不断丰富，新颖的造型，致使工程设计越来越复杂，但目前的设计周期普遍偏短，也使设计文件中普遍存在某些质量问题，应该引起我们的重视。在此，作为一个从事结构设计专业的技术人员，通过我们最常采用的“钢筋混凝土结构”这个形式，在设计过程中，容易忽视的问题，做一个探讨。

　　 （一）地基与基础设计过程中存在的问题

　　 1．柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，地下室底板设计中，容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会一起发生沉降变形，共同受力，如未考虑因此产生的附加应力，对底板而言是偏于不安全的，有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时，其影响则更为显著。对于总沉降量较小的工程，可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施，当然，是否采用，还要综合考虑其他因素。另外，对于地下水位季节性变化较大的地区，应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。

　　 2．对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽量简洁，这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式，更为明显。此时，由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，即加大了防水施工的难度，有加长了施工时间，都不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种情况下，我建议大家考虑反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是，基槽地模形状很简单，方便施工，利于施工质量得保证，同时也缩短了施工时间。并且，内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，减小配筋，这种自相平衡的思路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。

　　 3．地下室底板和外墙配筋计算时，往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。

　　 4．天然地基锥体独立基础设计问题，有的基础设计锥体斜面坡度大于1：3，该锥体部分砼很难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础，利于施工，才能更好地保证施工质量。

　　 5．柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。

　　 （二）上部结构设计过程中存在的问题

　　 1．框剪结构，剪力墙的布置要均匀，不要出现单肢刚度过大的剪力墙，以免应力过于集中，一旦破坏，将构成严重影响。而且，与之相关联的基础，连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的第一级别的剪力墙(同一级别的剪力墙是指刚度相近，比值小于2时的墙肢)，其墙肢数不应少于4肢。另外，当遇到中震时，我们应考虑第一级别的剪力墙进入塑性后，还应有小级别的剪力墙来维持建筑物变形不致过大，产生次生灾害。这就是多道设防的概念。但当遇到大震时，小级别的剪力墙也进入塑性阶段后，建筑物基本已经破坏了。此时，我们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏，从而保证柱子的完整性，来保证建筑不倒，或缓倒，以争取时间，减少人员的伤亡。这就是我们说的延性设计。

　　 2．框剪结构的连梁设计很重要，但我们看到，目前很多设计在这个环节上做的并不好。有的是因为重视不够，有的是应为认识不足。现在我把我在这方面的经验简单介绍一下。首先，什么是连梁呢?简单的说，就是那些连接两片剪力墙，当遇到中震或大震时，它会首先开裂，起到耗能作用，从而使建筑物保持一定延性的梁。只有满足了这种情况，才是连梁，或者说我们才有意义把它按连梁进行设计。根据它的特性，我们就应该设计时注意几点，第一，不要盲目地增大它抗弯的能力，否则会使连梁延迟破坏，起不到及时耗能的作用，致使其他重要构件破坏，使结构失去延性。第二，我国现行结构规范中规定，连梁上不许搭框架梁。我觉得这句话说得不严谨，更准确的定义应该是，不准搭重要的竖向承重构件。因为我们设计连梁会在遇到中震或大震时，首先开裂，所以它的抗剪能力也会急剧下降，如果此时它还承受着很大的竖向荷载，就会引起连锁破坏。

　　 3．坚持钢筋混凝土结构延性设计的基本原则：强柱弱梁，强剪弱弯，强大节点。由于地震作用，框架梁、柱的弯矩增大很多，而框架梁端弯矩为竖向荷载和地震作用产生的弯矩之和，其增大比例相对柱要小很多，由于钢筋的超强效应过大，因而造成框架节点处梁受弯承载力大于相对应柱正截面承载力而出现柱铰。另外，当结构采用现浇板时，结构分析计算时考虑板的作用而加大梁刚度，梁设计配筋时却没有考虑板钢筋的作用，再者设计人员人为加大梁配筋，这对于框架节点无疑是雪上加霜，因而框架结构“弱柱强梁”的破坏形态就产生了。所以，我们在设计时，不要盲目加大框架梁支座处的上部钢筋，但应适当柱子的配筋。

　　 4．在悬挑的挑梁的端头，应设置构造柱，把每层的挑梁联系起来，并按受拉构件要求，设计构造柱。这样做的优点是，通过构造柱，协调了挑梁的变形，即使出现局部超载的情况，也可以把力传到其他层上，共同承担，从而变相的提高了结构安全度。另外也加大了对外维护墙的约束，防止墙体外闪。

　　 二、建筑结构设计方案的选择

　　 在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响，像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。下面就主要结构部分进行举例说明。

　　 基础：基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25%－30%，造价约占总造价的10％－20％，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础型式，控制基础的截面尺寸与埋深。这对整座住宅楼工程造价的控制起到了积极作用。

　　 近年随着经济建设的发展，钢结构在民用建筑上的应用越来越多，随着钢结构在实际工程的应用经验和设计理论研究的日益广泛，及钢结构生产厂家不断推出新的钢结构产品，钢结构在多层民用建筑上的应用日渐增长，在不降低结构安全指标的基础上，即可降低梁高、板厚，减轻结构自重和地震作用，又可获得较大的建筑空间，满足建筑使用的要求，相对钢筋砼具有较高的经济价值。

　　 三、结束语

　　 由于钢管混凝土的合理受力性能，施工简便，可加速工期并取得一定经济效果，因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。当然，根据其受力特点，主要用于以轴力为主尤其是以轴压为主的构件更显其优越性。由于工程中各种类型构件均有，受力复杂，因此使用时应根据构件受力特点，可与钢结构、钢筋混凝土结构及其他组合结构结合使用，使各自发挥本身的特长而构成字昆合结构而不可勉强地一定采用某种单一的结构体系。

建筑结构设计质量，密切关系到人民生命财产的安全，责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业，我们必须在工作中，不断地学习、总结，才能有所进步，才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因，希望与同行们一起讨论、共同提高。

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